(57)【要約】【課題】３Ｄ画像に対応するビューを２Ｄ画像上に重ね合わせる。【解決手段】複数の観察点に関する撮像デバイスの収集幾何学構成に従って３Ｄ描出の２Ｄビューをそこから決定可能である３Ｄ描出を存在させた注目領域の２Ｄ画像に関して収集幾何学構成を規定する撮像デバイスを用い、収集した各２Ｄ画像をこれら複数のビューのいずれとも重ね合わせ可能とさせる。一変形形態では３Ｄ描出において、収集した画像の形成面に視点が位置決めされる観察点に対応するビュー（正面ビューと呼ばれかつ２Ｄ画像に対応）と投射幾何学構成の焦点の位置に視点が位置決めされる観察点に対応するビュー（２Ｄ画像の観察点と反対にあるような背面ビュー）という２つのビューが決定されている。これらの２つのビューによって、注目領域の３Ｄ描出の正面ビューとの収集画像の重ね合わせ及び注目領域の３Ｄ描出の背面ビューとの収集画像の重ね合わせを規定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄ描出を存在させる患者内の注目領域に関して収集幾何学構成を規定する撮像デバイスにより収集した少なくとも１つの２Ｄ画像を用いた医用撮像方法であって、該注目領域の少なくとも２つの異なる観察点（９、１０）に関して撮像デバイスの収集幾何学構成に従った３Ｄ描出の少なくとも２つの２Ｄビュー（７、８）を決定し、各２Ｄビュー（７、８）との２Ｄ画像の重ね合わせを可能にする工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記２Ｄ画像は前記領域を線源（２）と受信体（３）の間に配置させることによって収集されており、背面観察点と呼ぶ注目領域の第１の観察点（９）は線源（２）側に位置決めされかつ正面観察点と呼ぶ注目領域の第２の観察点（１０）は受信体（３）側に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記撮像デバイスは回転軸（１１）を有する円錐状収集幾何学構成（５）を規定しており、背面観察点と呼ぶ注目領域の第１の観察点（９）は画像投射幾何学構成の焦点において回転軸（１１）上に位置決めされかつ正面観察点と呼ぶ注目領域の第２の観察点（１０）は２Ｄ画像を形成させる面において回転軸上に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
３Ｄ描出のそれぞれの２Ｄビューとの２Ｄ画像の重ね合わせにその各々が対応する少なくとも重ね合わせ画像を作成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
円錐状放射線源を備えた装置を用いて画像が収集される場合に、
以前に収集した原３Ｄ描出に対して幾何学的変換のマトリックスが適用されており、これにより線源の焦点から導かれかつ変換前に収集幾何学構成に従って３Ｄ描出を通過するすべての線束が変換後に平行となること、
変換済み３Ｄ描出において、原３Ｄ描出内の収集幾何学構成と等価な平行のビュー幾何学構成に従いかつ収集幾何学構成の画像形成面からその深度が規定されるような観察点から２Ｄビューが決定されること、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
３Ｄ描出において、２Ｄ画像の収集幾何学構成に従ってビューが決定されると共に、この方式により背面ビューが取得されること、正面ビューすなわち画像面からその深度が規定されるような観察点を取得するためにバッファ深度メモリ内に入力された値がインバートされていること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
正面ビューと２Ｄ画像の重ね合わせから背面ビューと２Ｄ画像の重ね合わせへの転換、あるいはさらにこれらの同時表示が可能であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
収集幾何学構成を規定する撮像デバイスを備えると共に、３Ｄ描出を存在させる患者内の注目領域に関して少なくとも１つの２Ｄ画像の収集を可能にした医用撮像システムであって、該注目領域の少なくとも２つの異なる観察点（９、１０）に関して撮像デバイスの収集幾何学構成に従った３Ｄ描出の少なくとも２つの２Ｄビュー（７、８）を決定し、各２Ｄビュー（７、８）との２Ｄ画像の重ね合わせを可能にするための手段を備えることを特徴とするシステム。
【請求項９】
放射線源及び２Ｄ画像の収集センサと、
以前に収集した少なくとも１つの３Ｄ画像を保存するための少なくとも１つのメモリと、
前記３Ｄ画像内において、２Ｄ画像の場合と同じ観察角度からの正面ビューを決定する処理ユニットと、
前記処理ユニットが前記２Ｄ画像と前記正面ビューの重ね合わせをその上に表示させるための表示モニタと、を備えており、
前記処理ユニットはさらに、前記３Ｄ描出内において２Ｄ画像上への重ね合わせが可能な背面ビューを決定していることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記放射線源が円錐状であり、処理ユニットに対して正面ビューを計算させるために、
以前に収集した原３Ｄ描出に対して幾何学的変換のマトリックスが適用されており、これにより線源の焦点から導かれかつ変換前に収集幾何学構成に従って３Ｄ描出を通過するすべての線束が変換後に平行となること、
変換済み３Ｄ描出において、原３Ｄ描出内の収集幾何学構成と等価な平行のビュー幾何学構成に従いかつ収集幾何学構成の画像形成面からその深度が規定されるような観察点から２Ｄビューが決定されること、
を特徴とする請求項８に記載の医用撮像システム。
【請求項１１】
前記処理ユニットは、前記３Ｄ画像内において２Ｄ画像の収集幾何学構成に従って投射されたビューを決定すること、並びに観察点を逆転させるためにバッファ深度メモリ内の情報をインバートさせることによって正面ビューを計算することを特徴とする請求項９に記載の医用撮像システム。
【請求項１２】
正面ビューと２Ｄ画像の重ね合わせから背面ビューと２Ｄ画像の重ね合わせへの転換、あるいはさらにこれらの同時表示が可能であることを特徴とする請求項９に記載の医用撮像システム。
【請求項１３】
３Ｄ画像内において２Ｄ画像の場合と同じ観察角度からの背面ビューの決定が可能であるプログラミング命令を含むコンピュータプログラム成果物であって、該プログラミング命令はさらに前記３Ｄ画像内において前記３Ｄ画像の正面ビューの決定並びに正面ビューと２Ｄ画像の重ね合わせの表示が可能であることを特徴とするコンピュータプログラム成果物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像に関する。
【０００２】
さらに詳細には本発明は、注目領域の３Ｄ描出（３Ｄ  ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ：３次元表現）に対応するビューが同じ注目領域の２Ｄ画像の上に重ね合わされている撮像方法に関する。
【０００３】
さらに詳細には本発明は、特に手技を実施している領域の２Ｄ透視画像のリアルタイム観察を手技中に可能とするためにインターベンショナルラジオロジーにおいて従来使用されているような蛍光透視技法に関する。これにより外科医は、脈管構造内のナビゲーションのための方向の確認並びに器具類の位置決め及びその配置のチェックが可能である。
【背景技術】
【０００４】
いわゆる３Ｄ拡張型蛍光透視技法（３Ｄ  Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）すなわち「３ＤＡＦ」では、手技が実施されている構造または臓器を包含した注目領域に関する以前に収集した３Ｄ画像の２Ｄビューを２Ｄ画像の上に重ね合わせることによってその情報を完成させている。
【０００５】
本発明において「２Ｄビュー」とは、３Ｄ描出の１つの面内における１つの描出を意味している。
【０００６】
この目的においてこの２Ｄビューは、その上にこれが重ね合わせられる２Ｄ透視画像により規定されるのと同じ収集幾何学構成に対応するようにして計算される。このタイプの処理の一例は特に、特許出願「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ｏｆ  ａｎ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ」（ＵＳ２００７−０１７２０３３）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ２００７−０１７２０３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、単一の収集幾何学構成（すなわち、２Ｄ透視画像の収集幾何学構成）に関してだけ２Ｄビューが計算されているために、この重ね合わせ表示によって施術者に提供される情報には限界がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、３Ｄ描出を存在させた患者の注目領域に関する収集幾何学構成を規定する撮像デバイスにより収集した少なくとも１つの２Ｄ画像を用いる医用撮像方法であって、該注目領域の少なくとも２つの異なる観察点に関して撮像デバイスの収集幾何学構成に従った３Ｄ描出の少なくとも２Ｄビューを決定し、各２Ｄビューとの２Ｄ画像の重ね合わせを可能にする工程を含むことを特徴とする方法に関する。
【００１０】
そのビューが隠された部分に対する対応を必要とするボリュームビューである場合、ある観察点について部分Ａが部分Ｂを隠しているとすればその反対の観察点については部分Ｂが部分Ａを隠すことになるため、与えられる情報は異なると共に補完的である。
【００１１】
したがってこれによって、構造または臓器の部分に関する正面２Ｄビューと背面２Ｄビューの両方が施術者に提供され、この際に観察角度の変更またしたがって透視２Ｄ画像の収集幾何学構成の変更は必要がない。
【００１２】
本発明の方法に関する好ましいが限定でない態様は以下の通りである。
【００１３】
２Ｄ画像は前記領域を線源と受信体の間に配置させることによって収集されており、注目領域の第１の観察点は線源側に配置されかつ注目領域の第２の観察点は受信体側に配置されている。
【００１４】
撮像デバイスは回転軸を有する円錐状収集幾何学構成を規定しており、注目領域の第１の観察点は２Ｄ画像を形成させる面において回転軸上に位置決めされかつ注目領域の第２の観察点は投射幾何学構成の焦点において回転軸上に位置決めされている。
【００１５】
本方法はさらに、３Ｄ描出のそれぞれの２Ｄビューの２Ｄ画像の上への重ね合わせにその各々が対応するような少なくとも２つの重ね合わせ画像を作成する工程を含む。
【００１６】
一実施形態では例えば、その画像は円錐状放射線源を備えた装置を用いて収集される。
【００１７】
線源の焦点から出て変換前の収集幾何学構成に従って３Ｄ描出を通過するすべての線束が変換後に平行となるように、以前に収集した原３Ｄ描出に対して幾何学的変換マトリックスが適用される。
【００１８】
また変換済み３Ｄ描出では、原３Ｄ描出における収集幾何学構成と等価な平行ビュー幾何学構成に従い、かつ収集幾何学構成の画像形成面からその深度が規定される点である観察点からビュー（正面ビュー）が決定される。
【００１９】
別の実施形態では、
３Ｄ描出において２Ｄ画像の収集幾何学構成に従ってビューが決定されると共に、これに従って背面ビューが取得される。すなわち画像面からその深度を規定するための観察点から正面ビューを取得するために、バッファ深度メモリ内に入力された値がインバートされる。
【００２０】
その焦点が無限遠にある場合には、本ケースは収集幾何学構成が平行でありかつ３Ｄ描出の幾何学的変換が同一であるような単純なケースになる。
【００２１】
本発明はさらに、収集幾何学構成を規定する撮像デバイスを備えると共に、３Ｄ描出を存在させる患者内の注目領域に関して少なくとも１つの２Ｄ画像の収集を可能にした医用撮像システムであって、該注目領域の少なくとも２つの異なる観察点に関して撮像デバイスの収集幾何学構成に従った３Ｄ描出の少なくとも２つの２Ｄビューを決定し、各２Ｄビューとの２Ｄ画像の重ね合わせを可能にするための手段を備えることを特徴とするシステムに関する。
【００２２】
本発明はさらに、放射線源及び２Ｄ画像の収集センサと、以前に収集した少なくとも１つの３Ｄ画像を保存するための少なくとも１つのメモリと、該３Ｄ画像内において２Ｄ画像の場合と同じ観察角度からの正面ビューを決定する処理ユニットと、該処理ユニットが該２Ｄ画像と該正面ビューの重ね合わせをその上に表示させるための表示モニタと、を備えた医用撮像システムであって、該処理ユニットがさらに該３Ｄ描出内において２Ｄ画像上に重ね合わせ可能な背面ビューを決定していることを特徴とするシステムに関する。
【００２３】
本発明はさらに、３Ｄ画像内において２Ｄ画像と同じ観察角度からの背面ビューの決定が可能であるプログラミング命令を含むコンピュータプログラム成果物であって、該プログラミング命令はさらに該３Ｄ画像内において該３Ｄ画像の正面ビューの決定並びに正面ビューと２Ｄ画像の重ね合わせの表示が可能であることを特徴とするコンピュータプログラム成果物に関する。
【００２４】
本発明に関するその他の特徴及び利点はさらに、単に例示であって非限定であると共に添付の図面を参照しながら読み取るべき以下の説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の可能な一実施形態に準拠した例示的な装置の図である。
【図２ａ】本発明に準拠した方法に関する可能な一実施形態の図である。
【図２ｂ】本発明に準拠した方法に関する可能な一実施形態の図である。
【図３】放射の円錐形状に由来する幾何学的変換並びに線源の観察点を基準としてインバートした観察点の位置を表した模式図である
【図４ａ】図２ａまたは２ｂに従った方法を用いて取得した前側（すなわち、正面）画像（３Ｄ描出の半透明化を伴わないビュー）の一例の図である。
【図４ｂ】図２ａまたは２ｂに従った方法を用いて取得した後側（すなわち、背面）画像（３Ｄ描出の半透明化を伴わないビュー）の一例の図である。
【図５ａ】図２ａまたは２ｂに従った方法を用いて取得した正面ビュー（３Ｄ描出の半透明化を伴うビュー）の一例の図である。
【図５ｂ】図２ａまたは２ｂに従った方法を用いて取得した背面ビュー（３Ｄ描出の半透明化を伴うビュー）の一例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（概要）
図１に示した装置は、その一方の端部にあって放射線源２を支持したＣ字アーム１と、もう一方の端部にあるセンサ３と、を備える。
【００２７】
従来方式ではＣ字アームは、撮像対象の患者の当該部位を基準とした前記アームの位置決めの調整を可能にするために、撮像対象の患者を受け容れることを目的としたテーブル４の軸の周りでのピボット動作並びにこのテーブル４を基準とした本図内で双方向矢印により示した異なる方向の移動が可能である。
【００２８】
線源２は例えばＸ線源である。線源２は、撮像対象の患者を通過した後にセンサ３により受け取られる円錐状放射を投射する。センサ３はマトリックスアレイのタイプであると共に、この目的では検出器アレイ（３ａ）を成している。
【００２９】
検出器アレイ（３ａ）からの出力信号はディジタル化され、これが任意選択においてこうして取得したディジタル２Ｄ画像をメモリ内に保存する処理ユニット（５）により受け取られて処理される。処理の前後において、こうして取得したディジタル２Ｄ画像を処理ユニット（５）と別に記憶すること（この目的で使用される可能性がある媒体はＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢキー、メインフレームメモリ、その他である）が可能である。
【００３０】
従来方式では例えば、患者の周りにＣ字アームを回転させることによって、手技の実施を受けようとする患者臓器から手技に先だって１組の２Ｄ画像が収集される。次いで、取得した２Ｄ画像の組が処理され、手技対象の臓器の３Ｄ描出が計算される。２Ｄ画像組から所与の臓器を分離し３Ｄ描出を決定する処理操作は、それ自体従来から知られている。
【００３１】
次いで、２Ｄビューの形成面と直角の方向である観察角度方向ｚを包含しておりかつその原点が当該観察点を規定している所与のビュー幾何学構成を用いて３Ｄ描出の２Ｄビューが表示される。したがって方向ｚはｚ値が０に近い場合にフォアグラウンド面が規定されかつ面がより遠くなるほどｚの値がより大きくなるような観察点を基準とした深度を規定する。ビュー方向ｚと直角な２Ｄビューの形成面内のｘ、ｙ座標に対応する３Ｄ描出点は、前記方向のその深度ｚを基準として投射される。この目的では表示しようとする２Ｄビューの各座標点ｘ、ｙごとに、その深度ｚを基準として３Ｄ描出のボクセルをその内部に記憶させるためのバッファ深度メモリが形成される。このバッファ深度メモリ自体は、表示させた２Ｄビューが２Ｄビューのフォアグラウンドにある部分を提示しかつ隠された部分（バックグラウンド）は提示しないように処理される。前記の処理はそれ自体従来から知られている。
【００３２】
３Ｄ描出の２Ｄビューは、その収集幾何学構成が既知の２Ｄ画像（例えば、手技中にリアルタイムで収集された透視画像）上に重ね合わされるように表示することが可能である。こうした処理の一例は特に、特許「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｏｆ  ｃｏ−ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ  ２Ｄ−３Ｄ  ｉｍａｇｅｓ  ｉｎ  ｍｅｄｉｃａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ」（ＵＳ２００７／００２５６０５）に記載されている。
（処理及び表示）
図２ａに示した例示では、３Ｄ描出に対して以下の処理が実行される。
【００３３】
第１のステップＡ１の間にメモリ内の原３Ｄ描出に対して、原３Ｄ描出に関する放射線源２の円錐状収集幾何学構成を用いた観察と等価な平行幾何学構成の観察を可能とすることを目的とした幾何学的変換マトリックスが適用される。
【００３４】
図３に有効に示したように、放射線源２が円錐形状６であるために、センサ３の面上で観察することが望ましい臓器のうち焦点に近い部分の投射が検出器３に近い部分の投射と比較して相似性の歪みを受けることが理解されよう。この歪みに対して幾何学的変換マトリックスを適用すると、変換済み描出において平行幾何学構成での観察を取得することが可能である。
【００３５】
第２のステップＢ１の間では、収集２Ｄ画像の正面観察点と反対の観察点（図３において収集２Ｄ画像の観察点を基準として１８０°にある観察点）である背面観察点（図３ａ）から平行に投射することによって表示することが望ましい点の値が２Ｄビュー内において決定される。
【００３６】
図２ｂに示した別の進行方式は、２Ｄ画像の幾何学構成に対応して投射されるように３Ｄ描出の２Ｄビューを決定するステップＡ２と、観察点９、１０を逆転させることにより２Ｄ画像の上に重ね合わせ可能な正面２Ｄビュー７を取得するためにバッファ深度メモリの座標をインバートするステップＢ２と、からなる。
【００３７】
この２つの進行方式は等価であり、いずれのケースでも、背面２Ｄビュー８の場合に一般的であるように透視２Ｄ画像の上に重ね合わせることで表示可能な３Ｄ描出の正面２Ｄビュー７を取得することが可能である。
【００３８】
したがって、これによって施術者に対して、透視２Ｄビューの上に重ね合わされた２つの２Ｄビュー７、８（その１つは手技の実施対象の臓器に関する正面ビュー７であり、もう一方は背面ビュー８である）が提供される。
【００３９】
透視２Ｄ画像の上に重ね合わされた３Ｄ描出のこれら２つの２Ｄビューは、表示画面上で順次式で表示させることも、互いに隣り合わせて同時に表示させることも可能である。
【００４０】
この方式により取得した正面及び背面２Ｄビュー７、８の例を、図４ａ及び４ｂ（半透明化を伴わない２Ｄビュー）並びに図５ａ、５ｂ（半透明化を伴う２Ｄビュー）に示している。
【００４１】
正面及び背面２Ｄビューに対応した３Ｄ描出の２Ｄビューの前記表示は、施術者に対してその外科的動作に関するより良好な認識を提供できることが理解されよう。
【００４２】
一例として、多ローブ性頭蓋内動脈瘤（ｍｕｌｔｉｌｏｂａｒ  ｉｎｔｅｒｃｒａｎｉａｌ  ａｎｅｕｒｙｓｍ）の治療の際に、治療する動脈瘤をより良好に把握するために頭の両側でそのローブを観察することが可能である。
【００４３】
さらに前記正面及び背面表示は、施術者が器具類の位置決めのあいまいさを解消する支援となる利点を有する。例えば電気生理学では、外科医が２つの異なる２Ｄビューからカテーテル先端を観察できることによって、器具類を位置決めした心臓部位をより良好に特定することが可能である。
【００４４】
ここに記載した処理は例えばユニット５によってディジタル式に実行されており、その結果が、前記ユニットの表示画面５ａ上に表示されることが理解されよう。この処理に対応するプログラミング命令は、ユニット５のデッド（ｄｅａｄ）メモリまたは適当な任意のデータ処理媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢキー、リモートサーバーのメモリ、その他）内に記憶することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  Ｃ字アーム
２  線源
３  センサ
４  テーブル
５  処理ユニット
６  円錐形状
７  正面ビュー
８  背面ビュー
【図１】
2010284524.tif 000003
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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